Aula Metais alcalinos terrosos introduo Apresentam as mesmas

Aula Metais alcalinos terrosos

introdução • Apresentam as mesmas tendências em relação ao grupo I. • Berílio é exceção nesse grupo. Difere muito mais do que o lítio em seu grupo. A justificativa é que o átomo de berílio e o íon Be 2+ são muito pequenos em relação ao magnésio. • Cerca de quatro vezes maior do que do lítio em relação ao sódio ( relativo ). • Altamente reativos, mas menos reativos em relação aos metais alcalinos. • São bivalentes e formam compostos iônicos incolores. • Óxidos e hidróxidos são menos básicos que os correspondentes dos metais alcalinos. • Magnésio é um importante elemento desse grupo. Usado em grandes quantidades.

Compostos utilizados em grande quantidade Calcário ( Ca. CO 3 ), utilizado na preparação de cal, cimento e giz. Ca. SO 4, gesso Fluorita ( Ca. F 2 ) , utilizado na siderurgia, vidros, cerâmica, instrumentos ópticos. Magnesita ( Mg. CO 3 ), utilizado em tintas de impressão, vidros, indústria farmacêutica. Barita ( Ba. SO 4 ), 90% é utilizada em lamas de perfuração na industria petrolífera, tintas e papel

Ocorrência • Berílio: encontrado em minerais do grupo dos silicatos. Berilo ( Be 3 Al 2 Si 6 O 18 ) e fenacita (Be 2 Si. O 4). • Magnésio : sais de magnésio dissolvidos na água do mar, 0, 13%. Dolomita(Mg. CO 3. Ca. CO 3). • Magnesita (Mg. CO 3 ), talco (Mg 3(OH)2 Si 4 O 10). • Cálcio : calcário(mármore ) (Ca. CO 3), gesso(Ca. SO 4). • Estrôncio : celestista (Sr. SO 4 ), estroncianita (Sr. CO 3). • Bário : barita ( Ba. SO 4 )

obtenção • Não são obtidos facilmente por redução química. ( são fortes agentes redutores e em reação com carbono formam carbetos. Reagem com água, assim não pode ser usada • Eletrólise em meio aquoso forma a amalgama que é difícil separar o metal. • Podem ser obtidos por eletrólise ígnea (Na. Cl é usado para baixar o ponto de fusão do metal )

Ca + 2 C Ca. C 2 11000 C Ca. O + 3 C Ca. C 2 + CO 2000 o. C Sólido cinza, que por tratamento fica incolor. Reação acontece em forno elétrico sem a presença de oxigênio, logo em atmosfera inerte. • Em reação com água tanto o metal, quanto o óxido produzem o hidróxido, assim meio aquoso não pode ser usado no deslocamento dos mesmos por outro metal. • •

Obtenção do magnésio • Único elemento do grupo produzido na forma metálica em grande escala. • Metal leve, de baixa densidade (importância). • 1, 74 g/cm 3, o aço: 7, 8 g/cm 3, Al: 2, 7 g/cm 3. • Forma muitas ligas (estrutura e peças de aviões e motores de automóveis )

• O processo antigo utilizava Mg. O obtido pela decomposição térmica ( 840 o. C ) da magnesita (Mg. CO 3) A redução na faixa de 2000 o. C em forno rotativo. • O óxido de magnésio é reduzido pelo coque obtendose magnésio e CO no estado gasoso. • A mistura é resfriada rápidamente , de modo a se obter o metal no estado sólido e também evitar o deslocamento em sentido contrário à reação. Durante o processo toma-se o cuidado com ar e umidade devido a possibilidade de reações paralelas. Um dos meios de se evitar as reações paralelas é o uso de um gás inerte.

• Mg. CO 3 • Mg. O + CO 2 ( 840 o. C ). Mg + CO ( 2000 o. C )

Processo Pidgeon • Obtido pela redução de dolomita calcinada com liga de ferro/silício (ferrossilício) a 1150 o. C. • a pressão reduzida ( importante, pois consegue-se trabalhar a temperatura mais baixa, o que é conveniente ) • Temperatura de calcinação, entre 1400/1800 o. C

• Ou , • ( Ca, Mg )CO 3 Ca. O. Mg. O(s) + CO 2 , dolomita calcinada. (1400 -18000 C ) • ( Fe, Si )(s) +2 Mg. O(s) Fe(s) + Si. O 2 + 2 Mg(g) • 2 Ca. O + Si. O 2 Ca 2 Si. O 4 • O magnésio é recolhido por destilação à vácuo.

eletrólise • Obtido atualmente por eletrólise do cloreto de • magnésio com adição de cloreto de sódio com intuito de baixar o ponto de fusão da célula eletrolítica ( vantagens descritas na aula de metais alcalinos ). • Temperatura de processo 710 o. C • O Mg fundido que se forma no cátodo sobe para a superfície do eletrólito fundido. • O Cl se forma no ânodo e então coletado

• Mg 2+ + 2 e • 2 Cl- Mg Cl 2 + 2 e - • Global : Mg+ + 2 Cl- Mg. Cl 2

Produção do cloreto de magnésio para a eletrólise 1)Processo Dow de extração da água do mar Água do mar contém 0, 13% de íon Mg 2+ O Mg(OH)2 é menos solúvel que Ca(OH)2 Quando cal hidratada Ca(OH)2 é adicionada a água do mar (contém cloreto de magnésio em baixa concentração), os íons Ca 2+ vão para a fase aquosa na forma de cloreto de cálcio • Mg(OH)2 é precipitado. É filtrado, tratado com HCl formando o cloreto de magnésio • •

• Ca(OH)2 + Mg. Cl 2 • ( adicionado ) • Mg(OH)2 + 2 HCl • ( adicionado ) Mg(OH)2 + Ca. Cl 2 filtrado Mg. Cl 2 + 2 H 2 O

• 2) Processo Dow de extração da salmoura natural (alemanha e no Brasil, na Bahia) • dolomita calcinada ( Mg. O. Ca. O ) tratada com HCl forma o Ca. Cl 2 e Mg. Cl 2. • Trata-se o meio reacional com CO 2 de forma a tratar a dolomita calcinada remanescente obtendo carbonato de cálcio que vai precipitar ( íon Ca+ precipita na forma de Ca. CO 3 ). • Ca. Cl 2. Mg. Cl 2 + Ca. O. Mg. O + 2 CO 2 Mg. Cl 2 + 2 Ca. CO 3

• O Mg. Cl 2 também é obtido à partir da magnesita. • Por decomposição obtem-se o óxido de magnésio. • Fazendo a redução com CO e tratando com cloro chega-se ao cloreto de magnésio • Mg. O + Cl 2 Mg. Cl 2 + CO 2 • Obtenção por este método foi descartado. A redução já forma o Mg metálico, com posterior reação com cloro, o que torna uma reação de risco e necessidade de grande controle operacional.

Carbonatos • São sais de ácido fraco, H 2 CO 3 e M(OH)2. São decompostos termicamente, a temperaturas elevada. Todos são solúveis em ácido com desprendimento de CO 2. • MCO 3(s) + 2 H+ M 2+ + H 2 O + CO 2 • REAÇÃO DE OBTENÇÃO DOS CARBONATOS • Na 1ª etapa forma-se o hidrogenocarbonato) do metal. • 2 MCO 3(s) +2 H+(aq) M 2+ (aq) + ( HCO 3 - ) 2 + Ca. Cl 2

• Os carbonatos insolúveis na natureza (granito) se dissolvem em uma solução fracamente ácida. Combinação de água com CO 2 • 2º ETAPA DA REAÇÃO • Quando a solução de um hidrogenocarbonato de um metal alcalino-terroso é aquecida, a solubilidade do CO 2 em água diminui, e os carbonatos insolúveis são precipitados. • M(HCO 3)2(aq) MCO 3(s) + CO 2 + H 2 O

• Nas cavernas observamos as estalactites crescendo no teto e as estalagmites crescendo no solo. ( reação acima )

Dureza da água • Água dura contém carbonatos, bicarbonatos, sulfatos de cálcio e magnésio. • Água dura dificulta a formação de espuma ao se utilizar sabão. • A água dura é formada pela dureza temporária e a dureza permanente. • A dureza temporária é formada pelo hidroge • nocarbonato de cálcio e do hidrogenocarbonato de magnésio que são solúveis e que por aquecimento da água perdem CO 2 e formam carbonatos insolúveis.

• O carbonato de cálcio e o carbonato de magnésio que precipitam devido ao aquecimento da água se incrustam nas tubulações, caldeiras e equipamentos diversos o que prejudica o funcionamento diminuindo a eficiência e também aumenta o risco de acidentes. • A dureza temporária pode ser eliminada por cal hidratada. • Ca(HCO 3)2 + Ca(OH)2 2 Ca. CO 3 + H 2 O

A dureza permanente é formada pelo Mg. SO 4 e o Ca. SO 4 A dureza permanente não é eliminada pela fervura da água. Antigamente a dureza permanente era eliminada pelo processo calcário – soda Ca. SO 4 + Na 2 CO 3 Ca. CO 3 + Na 2 SO 4 A destilação retira a dureza temporária. O carbonato fica retido no interior do destilador

• Atualmente a dureza total é eliminada na indústria, pelos abrandadores de dureza. • São equipamentos que possuem resinas catiônicas e aniônicas que trocam os íons cálcio e magnésio pelo íon sódio, deste modo diminuindo a incrustação em tubulações e caldeiras principalmente